JP5895859B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関する。

従来、内燃機関の筒内へ燃料を噴射するインジェクタのノズル先端部に酸を含んだ水分が結露し、凝縮水が付着することに起因して、ノズル先端部に設けられた噴孔が腐食する可能性があることが知られている。ノズル先端部へ結露するか否かは、ノズル先端温度と筒内雰囲気の露点との関係の影響を受ける。この観点から、特許文献１には、ノズル先端温度を推定し、推定されたノズル先端温度に基づいてＥＧＲ量を調節し、腐食を低減する提案がされている。

特開２０１０−２５５４６２号公報

上記特許文献１で開示されているようにノズル先端部への凝縮水の付着には、ノズル先端温度が関与している。しかしながら、ノズル先端温度はエンジン停止後に継続的に低下する。このため、ある時点におけるノズル先端温度を取得したとしても、その後、ノズル先端温度がどのような経過を辿って低下し、結露発生に至るのかを正確に予測することは困難である。このため、上記特許文献１は、凝縮水の発生、すなわち、結露の発生の判定において改良の余地を有している。

そこで、本明細書開示の内燃機関は、ノズル先端部における結露を効果的に抑制すべく、正確にノズル先端部における結露の発生を判定することを課題とする。

かかる課題を解決するために、本明細書に開示された内燃機関は、イグニションがオフとされた時点におけるインジェクタのノズル受熱量とインジェクタのノズル先端温度に基づいてノズル先端部における結露発生の有無を判定する制御部を備える。この制御部は、ノズル先端部に結露が発生すると判断したときにノズル放熱速度を低下させる制御、ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御の少なくとも一方の制御を行うことができる。

ノズル先端部における結露の発生、凝縮水の付着には、ノズル先端温度が関与するが、エンジン停止後のノズル先端温度の変化は、イグニションがオフとされた時点におけるインジェクタのノズル受熱量の影響を受ける。そのため、このノズル受熱量を考慮することによりノズル先端温度の変化を正確に把握し、ノズル先端部における結露の発生の有無をより正確に判定することができる。

仮にイグニションがオフとされた時点におけるノズル先端温度が同じであっても、その時点に至るまでのノズル受熱量が多い方が、その後のノズル先端温度の低下速度は緩慢であり、露点に到達するまでの時間が長くなる。ノズル先端温度の露点到達時間が長くなれば、ノズル先端温度が露点に到達するより前にノズル周囲の他の部分の温度が先に露点に到達する可能性が高くなる。他の部分の温度が先に露点に到達すれば、当該部分において結露が生じ、ノズル先端部における結露が回避される。

前記制御部は、ノズル先端部に結露が発生すると判断したときにノズル放熱速度を低下させる制御、ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御の少なくとも一方の制御を行う。何らの措置も採られない場合と比較して、ノズル先端部の放熱速度を相対的に低下させる。すなわち、ノズル先端温度はできるだけ維持する方向、ノズル周囲に位置する部分の温度はできるだけ低下させる方向の制御を行う。換言すれば、ノズル先端温度の低下速度を緩慢化する措置、または、ノズル周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる措置の少なくともいずれか一方の措置が採られればよい。

前記制御部は、前記ノズル受熱量に基づいてノズル先端温度の低下速度を算出するとともに前記低下速度に基づいて露点到達時間を算出し、前記露点到達時間に基づいてノズル先端部における結露発生の有無を判断することができる。

前記制御部は、前記ノズル放熱速度を低下させる制御において、レーシング実施制御を行うことができる。また、前記制御部は、前記ノズル放熱速度を低下させる制御において、アイドル延長制御を行うことができる。さらに、前記制御部は、前記アイドル延長制御において、アイドル回転数を上昇させてもよい。

レーシング実施制御や、アイドル延長制御、また、アイドル回転数の上昇措置を行うことにより、ノズル受熱量を増加させることができる。ノズル受熱量が増加すると、その後のノズルの放熱速度が緩慢化し、ノズル先端温度の低下速度が低下する。すなわち、ノズル先端温度が低下しにくくなる。その結果、露点到達時間を長くすることができ、ノズル先端部での結露を抑制することができる。

前記制御部は、前記ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御において、ピストン温度の低下速度を向上させることができる。ノズル周囲に位置する部分としてピストンを選定し、ピストン温度の低下速度を向上させることにより、ノズルの露点温度到達時期よりもピストンの露点温度到達時期が早くなるようにする。これにより、ノズル先端部における結露が回避される。

前記制御部は、前記ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御において、ラジエータ内の冷却水をエンジン本体に導入し、シリンダボア壁温度の低下速度を向上させることができる。ノズル周囲に位置する部分としてボア壁を選定し、ボア壁温度の低下速度を向上させることにより、ノズルの露点温度到達時期よりもボア壁の露点温度到達時期が早くなるようにする。これにより、ノズル先端部における結露が回避される。

前記制御部は、前記ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御において、蓄熱タンク内の温水を前記インジェクタが装着されたシリンダヘッドへ供給して前記ノズル先端温度の低下速度を低下させる、すなわち、遅くすることができる。インジェクタが装着されるシリンダヘッドの熱量が上昇することにより、ノズルが放熱しにくくなる。この結果、ノズル先端温度の低下速度が緩慢化する。これにより、ノズル先端部の露点到達時間が長くなり、ノズル先端部において結露が生じにくくなる。

本明細書開示の内燃機関によれば、正確にノズル先端部における結露の発生を判定することができる。

図１は第１実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図２は内燃機関に装着されたインジェクタの説明図である。 図３は内燃機関停止後のノズル先端温度の低下の様子を示す説明図である。 図４は第１実施形態の内燃機関の制御の一例を示すフロー図である。 図５は結露発生条件を示すマップの一例である。 図６は第１実施形態におけるノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図７はレーシングによりノズル先端温度が変化する様子を示す説明図である。 図８は第２実施形態のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図９（Ａ）（Ｂ）はアイドル延長によるノズル先端温度の変化を示すグラフである。 図１０は第３実施形態の内燃機関の主要部を示すブロック図である。 図１１は第３実施形態のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図１２は第３実施形態におけるピストン冷却の様子を模式的に示す説明図である。 図１３（Ａ）、（Ｂ）はピストン冷却の効果を示すグラフである。 図１４は第４実施形態の内燃機関の主要部を模式的に示す説明図である。 図１５は第４実施形態のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図１６（Ａ）、（Ｂ）は第１ラジエータ冷却水導入の効果を示すグラフである。 図１７は第５実施形態の内燃機関の主要部を模式的に示す説明図である。 図１８は第５実施形態のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図１９は第６実施形態の内燃機関の主要部を模式的に示す説明図である。 図２０は第６実施形態のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。 図２１は第６実施形態の内燃機関が備えるシリンダヘッドに温水を供給する様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の内燃機関１００の概略構成を示す説明図である。内燃機関１００には、燃料噴射装置１が組み込まれている。内燃機関１００は、筒内噴射を行う内燃機関、より具体的にはディーゼル内燃機関である。内燃機関１００は４気筒である。内燃機関１００は、シリンダヘッド１０１ａとシリンダブロック１０１ｂを備えたエンジン本体１０１を備え、そのエンジン本体１０１に♯１気筒〜♯４気筒を備える。燃料噴射装置１は、この内燃機関１００に組み込まれている。燃料噴射装置１は、♯１気筒〜♯４気筒に対応して、♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４を備える。具体的に、♯１気筒には、♯１インジェクタ１０７−１が装着され、♯２気筒には♯２インジェクタ１０７−２が装着されている。♯３気筒には♯３インジェクタ１０７−３が装着され、♯４気筒には♯４インジェクタ１０７−４が装着されている。♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４はそれぞれコモンレール１２０に接続され、コモンレール１２０から高圧の燃料が供給される。各インジェクタ１０７は、シリンダヘッド１０１ａに装着されている。各インジェクタ１０７は、シート部を介してシリンダヘッド１０１ａとの間で熱の授受を行う。

内燃機関１００は、エンジン本体１０１に取り付けられたインテークマニホールド１０２、エキゾーストマニホールド１０３を備える。インテークマニホールド１０２には、吸気管１０４が接続されている。エキゾーストマニホールド１０３には排気管１０５が接続されると共に、ＥＧＲ通路１０８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路１０８の他端は、吸気管１０４に接続されている。ＥＧＲ通路１０８には、ＥＧＲクーラ１０９が設けられている。また、ＥＧＲ通路１０８には、排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブ１１０が設けられている。吸気管１０４には、エアフロメータ１０６が接続されている。エアフロメータ１０６は、ＥＣＵ１１１に電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１には、インジェクタ１０７−ｉ（ｉは気筒番号を示す）、具体的に、♯１インジェクタ１０７−１〜♯４インジェクタ１０７−４が電気的に接続されている。ＥＣＵ１１１は、制御部に相当し、後に詳述する各種制御を行う。

ＥＣＵ１１１には、内燃機関の回転数を測定するＮＥセンサ１１２、冷却水の水温を測定する水温センサ１１３及び燃料の温度を測定する燃温センサ１１４、クランク角センサ１１５が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１１１には、ＥＧＲ率マップ、結露判定マップ、その他のマップ類が格納されている。ＥＣＵ１１１は、内燃機関周辺の種々の制御を行う。

内燃機関１００に装着されたインジェクタ１０７を示す図２を参照すると、インジェクタ１０７は、先端部にノズル１０７ａを備えている。ノズル１０７ａには、噴孔が設けられている。このようなノズル１０７ａの先端部に酸成分を含んだ凝縮水が結露し、付着すると腐食が発生する可能性がある。噴孔の周辺が腐食すると、噴孔の噴孔径が変化する可能性がある。噴孔径が変化すると、適切な燃料噴射に影響を与えることになる。そこで、ＥＣＵ１１１は、結露発生の有無を判断するとともに、ノズル腐食防止制御を行う。インジェクタ１０７は、シリンダヘッド１０１ａに装着されている。

ここで、図３を参照して、エンジン停止後のノズル先端温度の低下の様子について説明する。図３中、実線と一点鎖線は、いずれもエンジン停止前後のノズル先端温度の推移を示している。実線と一点鎖線は、エンジン停止時において、ノズル先端温度が一致している。ところが、エンジン停止後のノズル先端温度の低下速度は、実線の方が一点鎖線よりも緩慢であり、遅い。この結果、一点鎖線で示すノズル先端温度が露点に到達する時間ｔ１よりも、実線で示すノズル先端温度が露点に到達する時間ｔ２の方が長い。露点到達時間が長い方が、ノズル先端部以外の部分で結露する可能性が高くなり、ノズル腐食防止の面で有利である。このように、エンジン停止時のノズル先端温度が同じであるにもかかわらず、ノズル先端温度の低下速度が異なるのは、エンジン停止前のノズル受熱量が異なるためである。ここで、ノズル受熱量には、ノズル周辺の受熱量を含めることができる。すなわち、ノズル受熱量は、インジェクタ１０７が装着されたシリンダヘッド１０１ａの受熱量を含めることができる。図３を参照すると、実線と一点鎖線とでは、ノズル先端温度の履歴が異なっており、この結果、図３中、ハッチングを施して示した分だけ、実線の方が一点鎖線よりもノズル受熱量が多い。このノズル受熱量の差が、エンジン停止後のノズル先端温度の低下速度の差として現れていると考えられる。

そこで、本実施形態の内燃機関１００では、このノズル受熱量に基づいてノズル先端部における結露発生の有無を判定する。以下、図４乃至図７を参照しつつ、内燃機関１００の制御の一例について説明する。なお、図４は内燃機関１００の制御の一例を示すフロー図である。図５は結露発生条件を示すマップの一例である。図６は内燃機関１００のノズル腐食防止制御の一例を示すフロー図である。図７はノズル腐食防止制御として実施されるレーシングによりノズル先端温度が変化する様子を示す説明図である。内燃機関１００の制御は、制御部として機能するＥＣＵ１１１によって主体的に行われる。

まず、ステップＳ１では、ノズル先端温度Ｔｎｚｌを推定するための演算を行う。ここで、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、その時点時点、すなわち、瞬時のノズル先端温度である。ノズル先端温度Ｔｎｚｌは、一例として、以下の式１によって算出、推定される。

Ｔｎｚｌ
＝ｆ（ＮＥ・ＩＴ・ＴＱ）−ｆ（Ｔｗ・Ｔｆ） 式１

ＮＥ：エンジン回転数 ＩＴ：噴射時期 ＴＱ：噴射量
Ｔｗ：水温 Ｔｆ：燃温

つぎに、ステップＳ２において、ノズル受熱量Ｑを推定するための演算を行う。ここで、ノズル受熱量Ｑは、ステップＳ１で算出した瞬時のノズル先端温度Ｔｎｚｌを一定期間τ分、積算した値として求めることができる。ノズル受熱量Ｑは、一例として、以下の式２によって算出、推定される。なお、一定期間τは、適合条件から、任意に設定することができる期間である。

Ｑ＝ΣＴｎｚｌ 式２

ステップＳ２に引き続き、行われるステップＳ３では、ステップＳ２において算出されたノズル受熱量ＱをＥＣＵ１１１に記憶する。ステップＳ３に引き続き行われるステップＳ４では、イグニションのオフ（ＩＧ ＯＦＦ）指令を確認し、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、ノズル先端温度Ｔｎｚｌ、ノズル受熱量Ｑを読み出す。ここで、読み出されるノズル先端温度Ｔｎｚｌは、イグニションがオフにされた時点における値である。なお、イグニションがオフにされた時点とは、厳密に特定の一時点のみを指すのではなく、イグニションがオフされたタイミングの前後の期間内の一時点とすることができる。例えば、イグニションのオフによって内燃機関１００が停止した時点とすることもできる。

ステップＳ６では、ステップＳ５で読み出したノズル先端温度Ｔｎｚｌ、ノズル受熱量Ｑに基づいて、ノズル先端温度の低下速度ｖを算出する。低下速度ｖは、一例として、以下の式３によって算出される。

ｖ＝ｆ（Ｔｎｚｌ・Ｑ） 式３

ステップＳ６に引き続き行われるステップＳ７では、ステップＳ５で読み出したノズル先端温度Ｔｎｚｌ及びステップＳ６で算出した低下速度ｖに基づいて露点到達時間ｔを算出する。露点到達時間ｔは、一例として、以下の式４によって算出される。

ｔ＝ｆ（Ｔｎｚｌ・ｖ） 式４

ステップＳ７に引き続き行われるステップＳ８では、露点到達時間ｔが予め定められた閾値ａ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値ａは、ノズル先端部における結露が発生するか否かを判断するための値として実機毎の適合によって定められた値である。露点到達時間ｔが閾値ａよりも長い場合は、ノズル先端部における結露発生は回避されると判断する。

ステップＳ８において、Ｎｏと判断したときは、処理は終了となる。すなわち、露点到達時間ｔが閾値ａよりも長いときは、ノズル先端部以外の箇所で結露が生じ、ノズル先端部における結露は回避されると考えられることから、格別のノズル腐食防止措置は不要だからである。一方、ステップＳ８でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９へ進み、ノズル腐食防止制御を行う。ノズル腐食防止制御は、サブルーチンとなっており、これについては、後に詳述する。

このように、ノズル受熱量Ｑを考慮することにより、ノズル先端部における結露発生の有無を適切に判定することができる。この結果、本来、ノズル腐食防止措置が必要であるにもかかわらず、その措置が採られない事態や、ノズル腐食防止措置が不要であるにもかかわらず、その措置が行われるといった事態を回避することができる。

図５は、結露発生条件を示すマップの一例である。このように、ノズル受熱量Ｑを考慮すると、一時点、例えば、イグニションのオフ時点におけるノズル先端温度Ｔｎｚｌが高くても、ノズル先端部に結露が発生することがある。これとは逆に、イグニションのオフ時点におけるノズル先端温度Ｔｎｚｌが低くても、ノズル受熱量Ｑが多ければ結露がノズル先端部の結露が回避されることがある。なお、図５に示すようなマップに基づいて結露発生領域にあるのか結露回避領域にあるのかを判断してノズル腐食防止制御実行の要否を判断するようにしてもよい。

つぎに、ノズル腐食防止制御の具体的な内容について図６及び図７を参照して説明する。図６は上述の如く、内燃機関１００のノズル腐食防止制御（ノズル放熱速度を低下させる制御）の一例を示すフロー図であるが、具体的には、レーシング実施制御の一例である。

ステップＳ９ａ１では、腐食抑制に必要な熱量Ｑｒを算出する。熱量Ｑｒは、一例として、以下の式５によって算出される。

Ｑｒ＝ｆ（Ｔｎｚｌ） 式５

ここで、Ｔｎｚｌは、図４に示すフロー図におけるステップＳ５において読み出した値を用いる。熱量Ｑｒは、図５に示すマップにノズル先端温度Ｔｎｚｌを当て嵌めて、結露回避領域（ＯＫ領域）に入るための熱量として求めることができる。

ステップＳ９ａ２では、熱量の不足分ΔＱを算出する。ΔＱは、一例として、以下の式６によって算出される。

ΔＱ＝ｆ（Ｑ・Ｑｒ） 式６

ここで、Ｑは、図４に示すフロー図におけるステップＳ５において読み出した値を用いる。

ステップＳ９ａ３では、レーシングのアクセル開度θと回数ｎを決定する演算を行う。そして、ステップＳ９ａ４で、実際に無負荷のレーシングを行う。レーシングによるノズル先端温度Ｔｎｚｌの変化について図７を参照して説明する。例えば、ノズル先端温度ＴｎｚｌがＴｎｚｌ１であり、図７中、ａ１で示す状態となる場合、結露発生領域（ＮＧ領域）から抜け出し、結露回避領域（ＯＫ領域）へ入るために、熱量は、ΔＱ１不足する。決定したアクセル開度θで一回レーシングした場合の熱量がｄＱであるとすると、レーシングの回数ｎは、ΔＱ÷ｄＱとなる。例えば、算出されたレーシングの回数ｎが１．５であるとき、１回目のレーシングは、開度θの１００％で行う。これにより、図７中、ａ２で示す状態となる。そして、２回目のレーシングは、０．５回分を越えるように、例えば、開度θの７０％で行う。これにより、図７中、ａ３で示す状態となり、ＯＫ領域へ抜け出すことができる。

また、例えば、ノズル先端温度ＴｎｚｌがＴｎｚｌ２であり、図７中、ｂ１で示す状態となる場合、結露発生領域（ＮＧ領域）から抜け出し、結露回避領域（ＯＫ領域）へ入るために、熱量は、ΔＱ２不足する。決定したアクセル開度θで一回レーシングした場合の熱量がｄＱであるとすると、レーシングの回数ｎは、ΔＱ÷ｄＱとなる。例えば、算出されたレーシングの回数ｎが０．８であるとき、１回目のレーシングは、開度θの８０％以上で行う。これにより、図７中、ｂ２で示す状態となり、ＯＫ領域へ抜け出すことができる。

なお、アクセル開度θを大きくすれば、１回あたりのノズル受熱量Ｑの上昇量を大きくすることができるが、騒音等を考慮した適切なアクセル開度θとする。

このように、レーシング実施制御を行うことにより、ノズル受熱量Ｑを増大させることができる。この結果、インジェクタのノズル放熱速度が低下する。ノズル放熱速度が低下すると、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度ｖが低下し、ノズル先端部の露点到達時間ｔが長くなる。これにより、ノズル先端部における結露発生を回避することができる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態につき、図８、図９を参照しつつ説明する。図８は第２実施形態の内燃機関１００の制御、具体的に、アイドル延長制御の一例を示すフロー図である。図９（Ａ）（Ｂ）はアイドル延長によるノズル先端温度の変化を示すグラフである。

第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、ＥＣＵ１１１が行うノズル腐食防止制御（ノズル放熱速度を低下させる制御）の内容である。第２実施形態では、第１実施形態におけるレーシング実施制御に代えて、アイドル延長制御を行っている。すなわち、図４に示すフロー図のステップＳ１乃至ステップＳ８の内容は第１実施形態と共通している。内燃機関１００の基本的な構成は、第１実施形態と共通するので、その詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１１１は、ステップＳ９ｂ１において、露点到達時間ｔと閾値ａとの差分Δｔを算出する。Δｔは、以下の式７により算出される。

Δｔ＝ｆ（ｔ・ａ） 式７

そして、引き続き行われるステップＳ９ｂ２にいおいて、ノズル先端昇温量ΔＴｎｚｌを算出する。ノズル先端昇温量Δは、差分Δｔに基づいて算出される。ノズル先端昇温量Δは、一例として、以下の式８によって算出される。

ΔＴｎｚｌ＝ｆ（Δｔ） 式８

ステップＳ９ｂ３では、ノズル先端昇温量Δに基づいてアイドル延長時間Δｔｉｄｌｅを算出する。アイドル延長時間Δｔｉｄｌｅは、一例として、以下の式９によって算出される。

Δｔｉｄｌｅ＝ｆ（ΔＴｎｚｌ） 式９

ステップＳ９ｂ４では、ステップＳ９ｂ３で算出したΔｔｉｄｌｅが予め定めた閾値ｔｍａｘ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値ｔｍａｘは、アイドル延長時間として許容される最長時間として規定された値である。閾値ｔｍａｘは、例えば、騒音等を考慮して決定することができる。

ステップＳ９ｂ４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９ｂ５へ進み、時間Δｔｉｄｌｅのアイドル延長を実施する。なお、アイドル延長措置は、車両のギアがニュートラル（Ｎ）、または、パーキング（Ｐ）となっていること、サイドブレーキがかけられていることを確認後に実施する。

一方、ステップＳ９ｂ４でＮｏと判断したときは、ステップＳ９ｂ６へ進む。ステップＳ９ｂ６では、アイドル回転数を上昇させる。そして、ステップＳ９ｂ７において、上昇させたアイドル回転数を考慮した時間ｔｒｅｆのアイドル延長を実施する。

ステップＳ９ｂ５、Ｓ９ｂ７におけるアイドル延長を実施した後は、ステップＳ９ｂ８において必要な昇温が完了したか否かを判断する。ステップＳ９ｂ８においてＹｅｓと判断したときは、処理は終了となる（エンド）。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ９ｂ９へ進み、エンジン停止後噴射を実施する。アイドル回転数を上昇させたにもかかわらず、ノズル先端部の結露を回避することができない場合は、過度のアイドル延長を回避するとともに、ノズル先端部へ燃料を付着させ、ノズル腐食防止措置とする。ステップＳ９ｂ９の後は、処理は終了となる（エンド）。

このようなアイドル延長によるノズル先端温度の変化につき、図９（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図９（Ａ）は、イグニションのオフ時点のノズル先端温度ＴｎｚｌがＴｎｚｌ１であった場合のアイドル延長によるノズル先端温度の変化を示している。図９（Ｂ）は、イグニションのオフ時点のノズル先端温度ＴｎｚｌがＴｎｚｌ２であった場合のアイドル延長によるノズル先端温度の変化を示している。ここで、Ｔｎｚｌ１＞Ｔｎｚｌ２である。図９（Ａ）を参照すると、通常アイドル回転数であっても、閾値ｔｍａｘ内にΔｔｉｄｌｅが収まっている。このため、Δｔｉｄｌｅのアイドル延長を実施することにより、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは結露回避領域（ＯＫ領域）に抜け出ることができる。一方、図９（Ｂ）を参照すると、通常アイドル回転数では、Δｔｉｄｌｅが閾値ｔｍａｘを越えてしまう。そこで、アイドル回転数を上昇させる。そして、時間ｔｒｅｆのアイドル延長を実施することにより、ノズル先端温度Ｔｎｚｌは結露回避領域（ＯＫ領域）に抜け出ることができる。

このように、アイドル延長制御を行うことにより、ノズル受熱量Ｑを増大させることができる。この結果、インジェクタのノズル放熱速度が低下する。ノズル放熱速度が低下すると、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度ｖが低下し、ノズル先端部の露点到達時間ｔが長くなる。これにより、ノズル先端部における結露発生を回避することができる。

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態につき、図１０乃至図１３を参照しつつ説明する。図１０は第３実施形態の内燃機関１００の主要部を示すブロック図である。図１１は第３実施形態の内燃機関１００の制御の一例を示すフロー図である。図１２は第３実施形態におけるピストン冷却の様子を模式的に示す説明図である。図１３（Ａ）、（Ｂ）はピストン冷却の効果を示すグラフである。

図１０及び図１２を参照すると、第３実施形態の内燃機関１００は、その主要部としてＥＣＵ１１１に電気的に接続された電動オイルポンプ１２１を備える。電動オイルポンプは、図１２に示すように、シリンダブロック１０１ｂ内に収容されたピストン１０１ｃを冷却するオイルジェット１２２にオイルを供給する。オイルジェット１２２は、気筒毎に設けられており、ピストン１０１ｃが備えるクーリングチャンネル１０１ｃ１に向かってオイルを噴射し、ピストン１０１ｃを冷却する。また、内燃機関１００は、ピストンを任意の位置で停止させることができるクランク位置制御装置１２３を備えている。クランク位置制御装置１２３は、ＥＣＵ１１１と電気的に接続されており、ＥＣＵ１１１の指令によって稼動する駆動部によってクランクを回転させ、ピストン位置を任意に変更することができる。

以下、第３実施形態が行うノズル腐食防止制御（ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御）の一例につき、図１１に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ９ｃ１では、クランク位置制御装置１２３に指令を発し、クランク角センサ１１５によって検出されたクランク角を参照しつつピストン停止位置を制御する。具体的には、４気筒のピストン１０１ｃがいずれも同じ位置に停止した状態とする。これにより、全てのピストン１０１ｃに対し、均等にオイルジェット１２２によるオイル噴射を行うことができ、ピストン１０１ｃを均等に冷却することができる。

ステップＳ９ｃ２では、電動オイルポンプ１２１をＯＮとし、実際にオイルジェット１２２からオイルを噴射させ、ピストン１０１ｃを冷却する。ここで、電動オイルポンプ１２１を採用しているのは、内燃機関１００が停止した後であっても、オイルジェット１２２を稼動させることができるようにするためである。

ステップＳ９ｃ３では、ピストン温度が露点温度よりも低くなったか否かを判断する。ここで、ステップＳ９ｃ３の処理を行うにあたり、ピストン温度を直接測定してもよい。また、電動オイルポンプ１２１の駆動時間とピストン温度低下との関係を予め把握しておき、電動オイルポンプ１２１の駆動時間を管理するようにしてもよい。ステップＳ９ｃ３でＹｅｓと判断したときはステップＳ９ｃ４へ進み、電動オイルポンプ１２１をＯＦＦとして、処理を終了する。一方、Ｎｏと判断したときは、ステップＳ９ｃ３の処理を繰り返す。

このように、ピストン１０１ｃを冷却し、ピストン温度の低下速度を向上することで、ノズル先端温度Ｔｎｚｌよりも先にピストン温度を露点温度以下とする。これにより、ノズル先端部における結露を回避する。なお、オイルは、水と比較して比熱が低く、水よりも冷却効果が高いため、ピストン冷却に好適である。

図１３（Ａ）に示すようにノズル先端温度がピストン温度よりも先に露点に到達する状態となっているときに、ピストン冷却を行うことにより、図１３（Ｂ）に示すようにピストン温度が先に露点に到達する状態とすることができる。

このように、インジェクタ１０７のノズル１０７ａの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させることにより、ノズル先端部における結露を抑制することができる。

なお、第３実施形態において、ノズル先端部に結露が発生するか否かの判断は、第１実施形態と共通する。すなわち、図４に示すフロー図におけるステップＳ１乃至Ｓ８は第１実施形態と共通するが、ノズル先端部に結露が発生するか否かの判断をノズル先端温度Ｔｎｚｌとピストン温度との比較によって行うこともできる。すなわち、ノズル先端温度Ｔｎｚｌがピストン温度よりも低いときにノズル先端部に結露が発生すると判断することができる。

（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態につき、図１４乃至図１６（Ａ）（Ｂ）を参照しつつ説明する。図１４は第４実施形態の内燃機関１００の主要部を模式的に示す説明図である。図１５は第４実施形態の内燃機関１００の制御、具体的に冷却水導入制御の一例を示すフロー図である。図１６（Ａ）、（Ｂ）は第１ラジエータ冷却水導入の効果を示すグラフである。

内燃機関１００は、エンジン本体１０１内を流通する冷却水を冷却する第１ラジエータ１３０を備える。第１ラジエータ１３０は、エンジン本体１０１内に設けられたウォータジャケットと第１流路１３１で接続されている。第１流路１３１は、エンジン本体１０１側から第１ラジエータ１３０側へ冷却水を流す。第１流路１３１には、エンジン本体１０１に近い側に第１温度センサ１３２が装着されている。また、第１流路１３１には、第１ラジエータ１３０に近い側に第２温度センサ１３３が装着されている。第１温度センサ１３２は、エンジン本体１０１内を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を取得する。第２温度センサ１３３は、第１ラジエータ内の冷却水の温度（第１ラジエータ水温）を取得する。第１温度センサ１３２、第２温度センサ１３３は、ともにＥＣＵ１１１と電気的に接続されている。第１ラジエータ１３０は、第２流路１３４によってエンジン本体１０１と接続されている。第２流路１３４は、第１ラジエータ１３０側からエンジン本体１０１側に冷却水を流す。第２流路１３４には、電動バルブ１３５と電動ウォータポンプ１３６が配置されている。電動バルブ１３５と電動ウォータポンプ１３６はＥＣＵ１１１と電気的に接続されている。電動バルブ１３５には、第１流路１３１から分岐したバイパス流路１３７が接続されている。

以下、第４実施形態が行うノズル腐食防止制御（ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御）の一例につき、図１１に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ９ｄ１では、第１温度センサ１３２により取得したエンジン水温が第２温度センサ１３３により取得した第１ラジエータ水温よりも高いか否かを判断する。ステップＳ９ｄ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９ｄ２へ進み、電動ウォータポンプ１３６を作動させるとともに、電動バルブ１３５を開状態とする。すなわち、温度の低い第１ラジエータ１３０内の冷却水をエンジン本体１０１に導入する。これにより、シリンダボア壁１０１ｂ１の温度の低下速度を向上させる。ステップＳ９ｄ２の処理の後は、再びステップＳ９ｄ１へ戻り、処理を繰り返す。

ステップＳ９ｄ１でＮｏと判断したときは、ステップＳ９ｄ３へ進み、電動ウォータポンプ１３６を停止させるとともに、電動バルブ１３５を閉状態とする。ステップＳ９ｄ１でＮｏと判断する場合には、ステップＳ９ｄ２の処理を経た場合と、経ない場合がある。ステップＳ９ｄ２の処理を経た場合は、ノズル腐食防止制御が実施されたことになるが、ステップＳ９ｄ２の処理を経ていない場合には、ノズル腐食防止制御が行われていないことになる。そこで、別途、エンジン停止後噴射を行う等の措置を採ってもよい。ステップＳ９ｄ３の後は、処理は終了となる（エンド）。

このように、シリンダボア壁１０１ｂ１を冷却し、シリンダボア壁温度の低下速度を向上することで、ノズル先端温度Ｔｎｚｌよりも先にシリンダボア壁温度を露点温度以下とする。これにより、ノズル先端部における結露を回避する。

図１６（Ａ）に示すようにノズル先端温度がシリンダボア壁温度よりも先に露点に到達する状態となっているときに、シリンダボア壁の冷却を行うことにより、図１６（Ｂ）に示すようにシリンダボア壁温度が先に露点に到達する状態とすることができる。

このように、インジェクタ１０７のノズル１０７ａの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させることにより、ノズル先端部における結露を抑制することができる。

なお、第４実施形態において、ノズル先端部に結露が発生するか否かの判断は、第１実施形態と共通する。すなわち、図４に示すフロー図におけるステップＳ１乃至Ｓ８は第１実施形態と共通するが、ノズル先端部に結露が発生するか否かの判断をノズル先端温度Ｔｎｚｌとエンジン停止時のシリンダボア壁温度との比較によって行うこともできる。例えば、ノズル先端温度Ｔｎｚｌがシリンダボア壁温度＋α℃よりも低いときにノズル先端部に結露が発生すると判断することができる。

（第５実施形態）
つぎに、第５実施形態につき、図１７及び図１８を参照しつつ説明する。図１７は第５実施形態の内燃機関１００の主要部を模式的に示す説明図である。図１８は第５実施形態の内燃機関１００の制御、具体的に冷却水導入制御の一例を示すフロー図である。

内燃機関１００は、第４実施形態において説明した第１ラジエータ１３０、第１流路１３１を備える。また、第２流路１３４を備える。さらに、第４実施形態において装備されていた電動バルブ１３５に代えて感温式のサーモスタット１３８を備える。また、電動ウォータポンプ１３６に代えて機械式のウォータポンプ１３９を備える。

内燃機関１００は、さらに、水冷インタークーラ（Ｉ／Ｃ）１４０に導入される冷却水を冷却する冷却する第２ラジエータ１４１を備える。第２ラジエータ１４１は、エンジン本体１０１内に設けられたウォータジャケットと第３流路１４２で接続されている。第３流路１４２は、第２ラジエータ１４１側からエンジン本体１０１側へ冷却水を流す。第３流路１４２には、第２ラジエータ１４１には電動ウォータポンプ１４３と第１電動バルブ１４４が配置されている。第２ラジエータ１４１は、水冷インタークーラ１４０と第４流路１４５で接続されている。第４流路１４５は、水冷インタークーラ１４０側から第２ラジエータ側へ冷却水を流す。第４流路１４５は、エンジン本体１０１と第５流路１４７で接続されている。第５流路１４７は、エンジン本体１０１側から第４流路１４５側へ冷却水を流す。第５流路１４７には、第２電動バルブ１４６が配置されている。第３流路１４２の第２ラジエータ１４１と電動ウォータポンプ１４３との間には、第１温度センサ１４８が装着されている。第５流路１４７のエンジン本体１０１と第２電動バルブ１４６との間には第２温度センサ１４９が装着されている。第１電動バルブ１４４は、水冷インタークーラ１４０と第６流路１５０で接続されている。電動ウォータポンプ１４３、第１電動バルブ１４４、第２電動バルブ１４６、第１温度センサ１４８及び第２温度センサ１４９はそれぞれＥＣＵ１１１と電気的に接続されている。第１温度センサ１４８は、第２ラジエータ内の冷却水の温度（第２ラジエータ水温）を取得する。第２温度センサ１４９は、エンジン本体１０１内を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を取得する。

以下、第５実施形態が行うノズル腐食防止制御（ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御）の一例につき、図１８に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ９ｅ１では、第２温度センサ１４９により取得したエンジン水温が第１温度センサ１４８により取得した第２ラジエータ水温よりも高いか否かを判断する。ステップＳ９ｅ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ９ｅ２へ進み、電動ウォータポンプ１４３を作動させるとともに、第１電動バルブ１３５を開状態、第２電動バルブ１４６を閉状態とする。すなわち、温度の低い第２ラジエータ１４１内の冷却水をエンジン本体１０１に導入する。これにより、シリンダボア壁１０１ｂ１の温度の低下速度を向上させる。ステップＳ９ｅ２の処理の後は、再びステップＳ９ｅ１へ戻り、処理を繰り返す。

ステップＳ９ｅ１でＮｏと判断したときは、ステップＳ９ｅ３へ進み、電動ウォータポンプ１４３を停止させるとともに、第１電動バルブ１３５を閉状態、第２電動バルブ１４６を開状態とする。ステップＳ９ｅ１でＮｏと判断する場合には、ステップＳ９ｅ２の処理を経た場合と、経ない場合がある。ステップＳ９ｅ２の処理を経た場合は、ノズル腐食防止制御が実施されたことになるが、ステップＳ９ｅ２の処理を経ていない場合には、ノズル腐食防止制御が行われていないことになる。そこで、別途、エンジン停止後噴射を行う等の措置を採ってもよい。ステップＳ９ｄ３の後は、処理は終了となる（エンド）。

このように、シリンダボア壁１０１ｂ１を冷却し、シリンダボア壁温度の低下速度を向上することで、ノズル先端温度Ｔｎｚｌよりも先にシリンダボア壁温度を露点温度以下とする。これにより、ノズル先端部における結露を回避する。

なお、第５実施形態は、第１ラジエータ１３０よりも低温の冷却水が流通する第２ラジエータ１４１内の冷却水をエンジン本体１０１に導入する。このため、第４実施形態と比較して、シリンダボア壁温度を低下させやすい。

（第６実施形態）
つぎに、第６実施形態につき、図１９乃至図２１を参照しつつ説明する。図１９は第６実施形態の内燃機関１００の主要部を模式的に示す説明図である。図２０は第６実施形態の内燃機関１００の制御、具体的に温水流通制御の一例を示すフロー図である。図２１は第６実施形態の内燃機関１００が備えるシリンダヘッド１０１ａに温水を供給する様子を示す説明図である。

内燃機関１００は、内部に設けられたウォータジャケットを循環する冷却水が流通する流路１５１を備える。冷却水循環流路１５１は、シリンダヘッド１０１ａ内を流れるヘッド内流路１５１ａと、シリンダブロック１０１ｂ内を流れるブロック内１０１ｂを含んでいる。冷却水循環流路１５１には、ラジエータ１５０とサーモスタット弁１５２とウォータポンプ１３９とが配置されている。サーモスタット弁１５２には、ラジエータ１５０をバイパスするバイパス流路１５３が接続されている。内燃機関１００は、温水循環流路１５４を備える。温水循環流路１５４は、ヘッド内流路１５１ａを共用している。温水循環流路１５４には、電動ウォータポンプ１５５、蓄熱タンク１５６が配置されている。蓄熱タンク１５６には、第１温度センサ１５７が装着されている。第１温度センサ１５７は、蓄熱タンク１５６内の温水の温度を取得する。シリンダヘッド１０１ａには、第２温度センサ１５８が装着されている。第２温度センサ１５８は、第１温度センサ１５７、第２温度センサ１５８は、電動ウォータポンプ１５５は、それぞれ、ＥＣＵ１１１と電気的に接続されている。

以下、第６実施形態が行うノズル腐食防止制御（ノズル放熱速度を低下させる制御）の一例につき、図２０に示すフロー図を参照しつつ説明する。

ステップＳ９ｆ１では、エンジン水温及び蓄熱タンク１５６内の温水の温度を取得する。第２温度センサ１５８によって取得したエンジン水温からエンジン本体１０１の筒内の状態が把握される。

つぎに、ステップＳ９ｆ２において、エンジン本体の筒内の状態からノズル先端部における結露を回避するためにインジェクタ１０７に付与すべき熱量を算出する。そして、その熱量に見合った温水供給量を算出する。そして、ステップＳ９ｆ３において、電動ウォータポンプ１５５を算出された温水供給量に応じた時間だけ稼動させる。

これにより、シリンダヘッド１０１ａの熱量が増加するとともにノズル先端温度が上昇する。この結果、ノズル先端温度Ｔｎｚｌの低下速度を低下させることができる。これにより、ノズル先端部以外の箇所、例えば、シリンダボア壁やピストンの温度が相対的に低下し、ノズル先端温度Ｔｎｚｌよりも先にシリンダボア壁温度やピストン温度が露点温度以下となる。これにより、ノズル先端部における結露が回避される。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１ 燃料噴射装置 １００ 内燃機関
１０１ エンジン本体 １０２ インテークマニホールド
１０３ エキゾーストマニホールド １０４ 吸気管
１０５ 排気管 １０７ インジェクタ
１１１ ＥＣＵ １２２ オイルジェット
１３０ 第１ラジエータ １４１ 第２ラジエータ
１５６ 蓄熱タンク

Claims (9)

1. イグニションがオフとされた時点におけるインジェクタのノズル受熱量と前記インジェクタのノズル先端温度に基づいてノズル先端部における結露発生の有無を判定する制御部を備えた内燃機関。
2. 前記制御部は、ノズル先端部に結露が発生すると判断したときにノズル放熱速度を低下させる制御、ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御の少なくとも一方の制御を行う請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記制御部は、
   前記ノズル受熱量に基づいてノズル先端温度の低下速度を算出するとともに前記ノズル先端温度の低下速度に基づいて露点到達時間を算出し、前記露点到達時間に基づいてノズル先端部における結露発生の有無を判断する請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 前記制御部は、
   前記ノズル放熱速度を低下させる制御において、レーシング実施制御を行う請求項２に記載の内燃機関。
5. 前記制御部は、
   前記ノズル放熱速度を低下させる制御において、アイドル延長制御を行う請求項２又は４に記載の内燃機関。
6. 前記制御部は、
   前記アイドル延長制御において、アイドル回転数を上昇させる請求項５に記載の内燃機関。
7. 前記制御部は、
   前記ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御において、ピストン温度の低下速度を向上させる請求項２、４乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関。
8. 前記制御部は、
   前記ノズルの周囲に位置する部分の温度の低下速度を向上させる制御において、ラジエータ内の冷却水をエンジン本体に導入し、シリンダボア壁温度の低下速度を向上させる請求項２、４乃至７のいずれか一項に記載の内燃機関。
9. 前記制御部は、
   前記ノズル放熱速度を低下させる制御において、蓄熱タンク内の温水を前記インジェクタが装着されたシリンダヘッドへ供給して前記ノズル先端温度の低下速度を低下させる請求項２、４乃至８のいずれか一項に記載の内燃機関。

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